Lasergestütztes Walzprofilieren als Warmumformverfahren der Zukunft

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Der Aufbau einer Walzprofilieranlage ist wie folgt: Der in einem Coil bereitgestellte Werkstoff wird der Profilieranlage von einer Abwickel-Haspel zugeführt. Eine Richtmaschine biegt das Band aus der gekrümmten in die ebene Form.

Danach durchläuft das Blech mehrere hintereinander angeordnete, aus Ober- und Unterwalze bestehende Profilgerüste. Die Anzahl der eingesetzten Gerüste kann von einem zum nächsten Bauteil unterschiedlich sein. Als typische Bearbeitungsgeschwindigkeiten werden 20 bis 100m/min angegeben [1].

Mit der Warmumformung kann die Umformkraft reduziert werden

In der Fertigungstechnik ist der permanent herrschende Kostendruck stets Triebfeder für Innovationen. Der Ersatz von kostenintensiven Tiefzieh- oder aufwändigen Biegeteilen durch walzprofilierte Bauteile bietet ein großes Einsparungspotenzial.

Um beim Walzprofilieren das Umformvermögen pro Stich zu steigern, wurde bereits 1971 von den Boeing-Werken die Warmumformung untersucht. Halmos berichtet, dass Titan unmittelbar vor der Biegewalze mit Brennern auf eine Temperatur von 800 °C erwärmt und dann erfolgreich umgeformt werden konnte [1].

Weitere bei einer Warm- oder Halbwarmumformung zu erwartende Effekte sind, dass die notwendige Umformkraft kleiner wird, die Anzahl der Stiche sich verringert und die Rückfederung geringer ausfällt.

Forschungsinstitut entwickelt Prozess für laserunterstütztes Walzprofilieren

Am Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU Wien wurde ein laserunterstützter Walzprofilierprozess entwickelt und dazu eine vereinfachte Versuchsanlage aufgebaut. Im Unterschied zum konventionellen Walzprofilieren wird bei dem Versuchsstand ein Walzgerüst über das ortsfeste Blech bewegt.

Die Geometrie der Versuchswalzen entspricht der eines Abkantwerkzeugs. Die bewegliche, messerförmige Oberwalze dringt mit konstanter Kraft in den Blechstreifen ein und verformt diesen v-förmig.

Diodenlaser erwärmt Bauteil vor dem Walzprofilieren

Die Bauteilerwärmung erfolgt unmittelbar vor dem Eingriff der Walzen durch einen Diodenlaser. Nachdem die Umformung beim Walzprofilieren nicht ausschließlich unter der Walze stattfindet, sondern es bereits vor dem Einwirken der Walzen zu einer Aufwölbung des Blechstreifens kommt, beeinflusst die Position des Laserspots in Bezug auf die Biegewalze das Umformergebnis. Daher können die Abstände zwischen Laser und Blech sowie zwischen Laserspot und Walze justiert werden.

Während des Versuchs werden die Messdaten „Position des Walzgerüsts“, „Eindringtiefe der Walze“ und „Anpresskraft der Oberwalze“ aufgezeichnet.

Da der Versuchsaufbau nicht symmetrisch ist, kann die Anlage nicht im Reversierbetrieb eingesetzt werden. Mit dem Versuchsaufbau können Profile mit einer maximalen Länge von 2,5 m erzeugt werden (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

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